基于SysML的体系数字化建模技术与方法

本发明涉及数字化建模领域，尤其涉及一种基于sysml的体系数字化建模技术与方法。

背景技术：

1、随着数字化建设的持续深入，各类复杂应用场景对体系建模的系统性与精准性要求不断提升，数字化建模技术也在实践探索中逐步发展。早期的建模分析多依赖结构化文档、excel表格或定制化软件工具，在特定阶段满足了基础的建模需求。后来，系统工程方法在工程领域的应用日益广泛，sysml作为面向系统工程的通用建模语言，凭借其在结构建模、行为建模、需求追溯及参数约束等方面的综合优势，开始在产品研发、系统集成等领域获得初步推广。然而，在体系数字化建模这一细分领域，sysml的应用尚未形成系统完整的方法体系，如何利用其构建结构单元、体系能力模块、任务链路与资源配置之间的统一建模框架，相关技术探索仍处于起步阶段，成熟的通用技术路径尚未确立。

2、现有建模技术在实际应用中仍存在诸多显著局限。传统建模方式普遍存在建模粒度粗糙、结构层级划分模糊的问题，模型要素缺乏有效的复用机制，不同模块的行为逻辑难以实现有机关联，难以满足现代复合应用模式下对体系构成、任务流程及资源配置进行系统性分析的需求。同时，现有体系建模方法缺乏统一的语义模型支撑，也缺乏成熟的可视化建模工具保障，导致跨层级的协同定义与结构逻辑验证难以有效开展，极大限制了模型驱动的体系规划、推演与验证分析工作的深入推进。即便是部分已公开的相关专利技术，如专利cn103593516b，虽提出基于dodaf规范的体系结构模型构建方法，但并未结合sysml的规范化架构，未能形成覆盖结构、行为、资源与需求的一体化建模框架，同样难以适应体系快速演化、复杂耦合与联合应用的特征要求，最终导致建模工作的效率、准确性与重用性均受到明显制约。

技术实现思路

1、针对上述情况，本发明提出一种基于sysml的体系数字化建模技术与方法，构建统一的体系数字化建模框架，提升数字化结构建模的表达能力、扩展能力与分析能力，解决当前建模方式缺乏结构性、系统性、动态适应性的问题。

2、本发明采取的技术方案如下：

3、基于sysml的体系数字化建模技术与方法，包括以下步骤：

4、步骤s1，建立数字化的系统分解结构模型，基于sysml的block definitiondiagram构建力量单元的多层级组成结构，形成完整的体系结构树；

5、步骤s2，构建行为模型，采用activity diagram描述各单元的作业执行流程、指挥控制链路和作业协同关系；

6、步骤s3，定义体系使命与需求模型，基于requirement diagram定义任务需求项、约束条件及验证指标，支持需求项结构和行为模型的追溯链接；

7、步骤s4，建立体系能力配置与资源关系模型，采用parametric diagram构建资源配置参数与约束关系；

8、步骤s5，进行体系建模的模型集成与分析应用，形成统一的模型结构视图和行为分析图谱。

9、进一步地，在步骤s1中，系统分解结构模型支持用户自定义体系模板，体系模板内各block结构单元能够继承通用属性集合，并允许扩展特定属性，适配不组织单位或应用场景。

10、进一步地，在步骤s2中，行为模型支持多任务流建模，采用并行结构、选择结构与分支结构对作业流程进行抽象建模，满足复杂协同任务中多个独立单元行为的逻辑描述。

11、进一步地，在步骤s3中，需求模型建立过程支持需求项的分层继承、功能分解与验证路径配置，每一项需求绑定具体的独立结构单元或任务节点，支持与结构模型的satisfy、与行为模型的verify关系自动建立。

12、进一步地，在步骤s4中，资源关系模型建立中，每一类资源均定义为block节点，并通过constraint block进行公式化表达。

13、进一步地，在步骤s5中，模型集成通过model view机制定义多个视角，并基于模型验证工具执行一致性校验与覆盖度分析。

14、本发明与现有技术相比，其显著优点在于：

15、1、本发明在体系数字化建模中引入系统工程领域的标准化建模语言sysml，整合多类视图工具开展建模工作，这种方式有效实现了体系结构、行为、需求等核心要素的一体化表达，成功解决建模中多要素分散描述、关联逻辑薄弱的问题，使模型能够更系统地呈现体系各维度间的内在联系，同时适配体系规划、活动建模、体系发展推演等多个场景。

16、2、本发明以sysml的bdd为基础构建完整的体系结构树，同时支持用户自定义体系结构模板，让模板内各block结构单元既能继承通用属性集合，又可根据不同组织单位或应用场景扩展特定属性，这实现了多层级、多维度的体系结构单元建模，满足从体系顶层规划到具体落地实施的全流程结构定义需求，有效突破传统建模仅能覆盖单一层级的局限，提升模型对不同场景的适配能力。

17、3、本发明在构建体系使命与需求模型时，支持需求项的分层继承、功能分解与验证路径配置，将每一项需求绑定具体的独立结构单元节点，并自动建立需求与结构模型的《satisfy》关系、与行为模型的《verify》关系，这实现了需求与结构、行为模型的双向追溯，大幅提高模型的逻辑一致性与可验证性，减少人工关联操作带来的误差，进一步保障建模质量与体系规划、验证工作的准确性。

18、4、本发明通过分类整理block结构形成可复用的组件库，在模型应用中支持配置型复用与变量驱动自动重配置，同时允许block结构单元根据具体场景扩展特定属性，这赋予模型良好的扩展性与重用性，能够支撑不同任务背景下的快速建模与多场景复用，降低重复建模的时间与人力成本，减少模型构建与维护成本，提升应对需求快速变化的响应效率。

19、5、本发明借助sysml的parametric diagram构建资源配置参数与约束关系以实现资源参数化模拟，在模型集成阶段形成统一的模型结构视图和行为分析图谱，并依托模型验证工具执行一致性校验与覆盖度分析，这使该方法可作为体系发展推演、体系评估分析平台的模型基础层，为效益评估分析、体系发展推演与优化设计提供坚实模型支撑，有效提升信息化工程的建模标准化水平。

1.基于sysml的体系数字化建模技术与方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于sysml的体系数字化建模技术与方法，其特征在于，在步骤s1中，所述系统分解结构模型支持用户自定义体系模板，所述体系模板内各block结构单元能够继承通用属性集合，并允许扩展特定属性，适配不组织单位或应用场景。

3.根据权利要求2所述的基于sysml的体系数字化建模技术与方法，其特征在于，在步骤s2中，所述行为模型支持多任务流建模，采用并行结构、选择结构与分支结构对作业流程进行抽象建模，满足复杂协同任务中多个独立单元行为的逻辑描述。

4.根据权利要求3所述的基于sysml的体系数字化建模技术与方法，其特征在于，在步骤s3中，所述需求模型建立过程支持需求项的分层继承、功能分解与验证路径配置，每一项需求绑定具体的独立结构单元或任务节点，支持与结构模型的satisfy、与行为模型的verify关系自动建立。

5.根据权利要求4所述的基于sysml的体系数字化建模技术与方法，其特征在于，在步骤s4中，所述资源关系模型建立中，每一类资源均定义为block节点，并通过constraintblock进行公式化表达。

6.根据权利要求5所述的基于sysml的体系数字化建模技术与方法，其特征在于，在步骤s5中，所述模型集成通过model view机制定义多个视角，并基于模型验证工具执行一致性校验与覆盖度分析。